毕业设计-太阳能热水器自动上水控制系统设计

1、0太阳能热水器自动上水把握系统设计0太阳能热水器自动上水把握系统设计第一章选题背景1。1课题的设计背景传感器技术、数字电子技术与自动把握技术在生产过程、科学争辩、现实 生活应用、医疗卫生、环保事业及其她各个领域的应用格外广泛。传感器技术、把握规律电路的设计及门电路芯片的选择是感应自动把握设计的重要环节，系 统设计应满足环保、有用及课题要求的总体技术方案。这种专用感应把握装置 的设计可以提升专业学问的运用力量，促进科技向生活的转化及环保事业的发 展,对提高生活质量有重要作用。 数字规律电路把握器使近十几年来进展起来的一种新型把握电路 ,具有功能齐全、把握简洁、抗干扰力量强，价格廉价、重量轻、耗电

2、省等优点。随着太阳能热水器的推广普及，在没有自来水的地方，如何使用水泵自动 启停抽水并保证连续供水是一个现实的问题。由于太阳能热水器的注水箱大多 作，就能够很好的解决这个问题，给宽敞的用户带来便利。1。2 设计的内容和要求1。2.11、利用电导式传感器的三个电极设计一个太阳能热水器的水位报警器。2、当水位处在高水位与底水位之间时，高水位与底水位的指示灯都处在熄3、当水位低于低水位时，电源导通 ,低水位指示灯点亮，微分电路将产生脉冲,触发音乐集成电路工作。随之扬声器发出报警声，告知仆人水箱的水已经空，单片机系统自动把握流向电磁阀往水箱注水。4、当水位高于高水位时，高水位指示灯导通微分电路将产生脉

3、冲，触发音乐集成电路，随之扬声器报警，告知仆人水箱的水已经注满，单片机系统自动把握把握阀断电，停止往水箱注水。依据以上的要求，该水位传感器报警器系统电路大致设计为下图 1-1 ：1-1 水位传感器把握原理图。2.21、当水位报警器接通电源时，主电路有相应的电源指示灯点亮，指示电源正常。2、当太阳能热水器水箱缺水 ,电路能发出光报警，单片机系统把握电磁阀向水箱中送水。3、当水箱中的水上升到需要的高度时，电路发出光报警，单片机系统把握电磁阀断电，停止向水箱中送水。 PAGE 14太阳能热水器自动上水把握系统设计 PAGE 14太阳能热水器自动上水把握系统设计1-2 电磁阀把握原理图12 为套管34

4、为接触开关为电磁阀为通水孔为连接支架课题设计的意义单片机用于提升机监控系统中 ,通过对提升机的运行速度、 加速度和把握线路中的继电器等元器件进行在线检测，以确保提升系统的平安,还可以依据负荷的变化，自动把握电阻的切除，从而使启动平衡，削减对机械系统的冲击;从而延长太阳能的使用寿命。期能够对解决一些生活中水位监测供应一种思路。在现实中人每天进行上下水要花费大量时间，还有可能遗忘，而随着社会（一般是早晨，依据水压状况用户可自行设定）给太阳能上水，早晨还可以洗热水澡。空管暴裂的目的。太阳能热水器的自动送水装置是目前现实生活中较为有用的生活环保用于数字把握电路更能显示出它的优越性与人性化.随着技术的不

5、断进步，有理由信任将来的单片机技术与数字技术使用会更加普及进展会更加快速.其次章:设计方案比较2。1 PLCPLC算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出,把握各种类型的机械或生产过程.PLC 及其有关的外围设备都应当按易于与工业把握系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。牢靠性高,抗干扰力量强配套齐全，功能完善，适用性强易学易用，深受工程技术人员欢迎系统的设计，工作量小,维护便利，简洁改造起来很难.所以此方法对于本课题不适合。单片机的应用特点计算机。因此,单片机具有如下特点。把握力量强单片机集成度为了满足把握要求,单片机的指令系统中均有极其丰富的条件转移指令、较强的I/

6、O规律操作及位处理功能，因而其把握机敏、便利，简洁满足工业把握的要求。抗干扰力量强,牢靠性高大提高了单片机的牢靠性和抗干扰力量，适宜于恶劣环境工作下工作。性价比高4易扩展行输入输出管脚，很简洁很简洁构成各种规模的应用系统。5低功耗、低电压26V（不同型号的数值完全不一样）,便于成产便携产品.保证了已开发产品能顺当移植，较简洁地使产品进行升级换代。地工作十年、二十年,另一方面是指与微处理器相比的长寿命。AT89C51 单片微型计算机为核心并依据频率的特性来构成本方案的基本设计思想，这是由于单片机具有体积小，重量轻,价格廉价，功耗低，把握功能强以及运算积小、精度高、功能扩展极其便利,且衡量之下它的

7、成本较之其它方案要低些。除此具备了最佳的价格和最简洁的电路.而且更简洁让更多的人把握使用。2。3 单片机与PLC题不适合。单片机体积小，集成度高，成本低，抗干扰力量强，把握力量强。这是由于单片机的外围电路格外的简洁,系统紧凑，对于小规模应用系统，单片机又具备了最佳的价格和最简洁的电路.而且更简洁让更多的人把握使用。本设计系统结构简洁，价格低廉，用单片机完全能够实现.AT89C51 单片微型计算机为核心并依据频率的特性来构成本方案的基本设计思用.而单片机所具有的这些优点能够使得该设计满足以上要求，即技术新、先进、体之外单片机的外围电路也格外的简洁,系统紧凑，对于这种小规模的应用系统，单片机具备了

8、最佳的价格和最简洁的电路。而且更简洁让更多的人把握使用。第三章 设计所用材料及其工作原理3.1。1 传感器的介绍理量、化学量、生物量等非电量转换成电量的器件或装置.传感器技术对现代化科学技术、现代化农业及工业自动化的进展起到基础和支柱术;没有传感器也就没有人类现代化的生活环境和条件。传感器技术已成为科学技术和国民经济进展水平的标志之一。2 传感器的应用的工程系统到人们日常生活的衣食住行，都已经离不开各种各样的传感器。传感器在机械制造中的应用 在石油、化工、电力、钢铁、机械等工业生产中，自动化把握。（2)传感器在汽车中的应用 在汽车上，温度、压力、流量、湿度、气体、位置、信息，实现发动机燃油喷射

9、系统的精确把握,一保障汽车平安行驶。传感器在智能建筑中的应用 接受新材料、新信息机通信技术的智能建筑是加热与通风机空气调整、能源管理、个人平安与保障系统、维护管理、灵活的居室装置以及新的智能建筑结构，都要应用各种传感器。传感器在家电中的应用 现代家庭中，家电厨具、空调器、电冰箱、洗衣机、电热水器、平安报警器、吸尘器、电熨斗、照相机、音像设备等都用到了传感器。传感器在平安防范重的应用 火灾、盗窃，不断给人类生命和财产平安带来热电、压电、气体、红外、超声波、微波及图像等传感器.传感器在机器人中的应用 在生产用的单能机器人中，传感器用来检测臂的位置和角度；在智能机器人中，传感器用作视觉和嗅觉.传感器

10、占机器人成本的二分之一以上。(7）传感器在人体医学上的应用 在医疗上应用的传感器可以对人体温度、血压、心脑电波及肿瘤等进行精确地测量与诊断.染的传感器,已为世界各国所重视.传感器在航空航天种的应用 在飞机及火箭等飞行器上，要使用传感器对飞行速度、加速度、飞行距离及飞行方向、飞行姿势进行检测。电传感器及微波传感器探测气象、地质等；在船舶上利用超声波传感器进行水下探测.各种军事目标；红外雷达具有搜寻、跟踪、测距等功能，可以搜寻几十到上千千米内的目标；其她还有红外制导、红外通信、红外夜视、红外对抗等。再如，用压电陶瓷常用在破甲弹上.3.2.3依据该次毕业设计要求,将感受到的水位信号传送到单片机， 单

11、片机内的计算机将实测的水位信号与设定信号进行比较，得出偏差，然后依据偏差的性质，向给水电动阀发出 开关”的指令，保证容器达到设定水位。需对水位进行把握,因此综上选择水位传感器.单片机的介绍及选择3。3.1单片微型机简称单片机，特殊适用于把握领域，故又称微把握器。相结合,便可成为一个单片机把握系统。单片机是微型机的一个主要分支,它的结构上的最大优点是把 CPU、存储器、定时器和多种输入/输出接口集成在一块超大规模的集成电路芯片上。就其组成和基本工作原理而言，一块单片机芯片就是一台计算机。单片机的组成它是单片机的大脑，由它统一指挥和协调处理系统工作时消灭的突发大事。定时/输出接口（I/O 接口)是

12、计算机与输入/输出设备之间的接口.输入/盘和打印机等.单片机的特点微型计算机。因此，单片机具有以下特点。分支转移指令、较强的 I/O 规律操作及位处理功能,因而其把握机敏、便利，简洁满足下工作。C530D并行、串行输入输出管脚，很简洁构成各种规模的应用系统.20100mW，26V（不同型号的数值不完全一样）,便于生产便携式产品。单片机的应用领域通信方面、武器装备和终端及外部设备把握等方面都得到广泛的应用。在以把握为主,以数据为辅的系统中，使用单片机可以获得良好的效果。对于工可选用四位单片机；对于工业把握、智能仪表等,可选用八位单片机；对于要求很高16单片机的进展趋势。为满足不同用户要求，各公司

13、相继推出了能满足不同需要的产品.Flash32但使用的并不多。可以预言,今后的单片机将是功能更强、集成度更高而功耗更低，以及使用更便利。3。3。24KB80518751最小系统,很多实际应用系统就是这种成本和体积小的单片机结构实现了高性能的把握80318031，8751最小系统，只要将单片机接上时钟电路和复位电路即可，同时 /EA 接高电平,ALE，/PSEN该系统的特点如下：I/OP0,P1，P2,P3I/O128BRAM4KB(3P0,P2靠厂家用掩膜技术置入，故一般只适用于可作大批量生产的应用系统.3.3.3AT89C51.3。4。4。11.电磁阀从原理上分为三大类：1、直动式电磁阀:电

14、磁力消逝，弹簧把关闭件压在阀座上，阀门关闭.25mm。2、分布直动式电磁阀：原理:它是一种直动和先导式相结合的原理，当入口与出口没有压差时,通电后,差把主阀向上推开；断电时,先导阀利用弹簧力或介质压力推动关闭件，向下移动，使阀门关闭.3、先导式电磁阀：上低下高的压差,流体压力推动关闭件向上移动，阀门打开；断电时，弹簧力把先导孔关闭,入口压力通过旁通孔快速腔室在关阀件四周形成下低上高的压差 ,流体压力推动关闭件向下移动，关闭阀门。但必需满足流体压差条件.2.电磁阀从阀结构和材料上的不同与原理上的区分，分为六个分支小类:构、先导活塞结构。一：适用性流体的温度必需小于选用电磁阀的标定温度。电磁阀允许

15、液体粘度一般在 20CST 以下，大于 20CST 应注明.04MPa电磁阀；是否有反压差，如有安装止回阀.流体清洁度不高时应在电磁阀前安装过滤器 ,一般电磁阀对介质要求清洁度要好。管，便于修理;有水锤现象时要定制电磁阀的开闭时间调整。留意环境温度对电磁阀的影响10%左右，必需VA二、牢靠性间很长关闭时很短时要选用常开型了。因此选用电磁阀厂家时慎重。三、平安性一般电磁阀不防水，在条件不允许时请选用防水型，工厂可以定做.或产生其它意外状况。（SLF）电磁阀。爆炸性环境必需选用相应的防爆产品。四、经济性电磁阀的选型特殊要求进行选择）.选型依据：一、依据管道参数选择电磁阀的：通径规格（DN 1、依据

16、现场管道内径尺寸或流量要求来确定通径（DN）尺寸。2DN50二、依据流体参数选择电磁阀的:材质、温度组级不锈钢材质电磁阀。选择活塞式结构类型的.DN25要区分开来。4、流体粘度：通常在 50cSt阀.三、依据压力参数选择电磁阀的：原理和结构品种1、公称压力：这个参数与其它通用阀门的含义是一样的，是依据管道公称压力来定。20。04MpaAC220V、DC24五、依据持续工作时间长短来选择：常闭、常开、或可持续通电2、要是开启的时间短或开和关的时间不多时，则选常闭型。长期通电型.六、依据环境要求选择帮助功能：防爆、止回、手动、防水雾、水淋、潜水:dIIBT4dIICT5、Ex m I/II T4)

17、OK71-N、OK72N电磁阀。OK71-S、OK72S带手动功能电磁阀。4IP545IP68）.。4。2因此综上所述电磁阀可以选用价格低廉的直动式电磁阀。3。56MHZ. 时钟电路如下图所示:31。6太阳能热水器自动上水阀的特点在于：1、全方位克服了各种缺点，仅需人工开一次水阀就 完成了上水的全部操作。2、其结构简洁，不易出故障，室内室外均可安装，修理便利，困扰自 动上水阀推广的水垢问题迎刃而解.34、其制造成本比其它自动上水阀低得多，但却达到了最便利有用的效果-水满自动关水。总之，这种自动上水阀能达到低成本节水而且使用便利的目的。第四章 主电路的设计与工作原理4.1 课题主电路设计引言在当

18、今的企业中，太阳能自动加水装置的设计与制作给企业带来了极大的经济效益。由于全面的自动化的确给宽敞用户带来了极大的便利.但随着科技的日益发达自动化已不能满足人们日益增长的物质需求，智能化已成为人们追赶的目标.企业应在不影响效益的前提下提高产品的工艺性能,满足用户的需求。4。1。1依据试验要求本课题的电子电路可大致设计如下图4-1是一种单片机把握水位传感器把握原理图 .途中虚线表示允许水位变化上限下限位置。在正常状况下,应保持水位在虚线范围内 .为此，在水内的不同高度处安装不变的三根金A化状况。其中 A棒处于下限水位处，C棒处于上限水位处而B棒在上下水位之间 .A棒接+5V的电源BC均通过一个电阻

19、与地相连，这种装置就是水位传感器：41 水位传感器把握原理图b、c现水位信号的输入.4。1.2单片机、水位传感器构成数字量输入的单片机前向通道接口，单片机把握与水位传感器信号关系如表 1所示。由电磁阀供水，而单片机把握电磁阀通电，以达到水位的把握目的。供水时，单片机把握电磁阀通电供水，水位不断上升， 滑竿在浮球带动下沿套管上升，当滑竿上升到顶位时,则使接触开关失电,让电磁阀关闭水源，停止供水。当水位处于上下限时，单片机把握电磁阀保持原有的通断状态，此时无论电磁阀通电供水 ,水位上升 ,或者电磁阀断电没有工作，使水位不断下降，都应连续维持原状态 .当水位下限位置时，单片机应把握电磁124具体状况

20、如下表 4131单片机把握与水位传感器信号关系图P1.0(b）P1。1(c）P1。2P1.3进行的操作0001电磁阀开10不变1维持原状态0110故障报警1111电磁阀关注：在本电路中,检测器为三个不同位置的电极，把握器是负责对从电极输入的电信号进行处理的整个电路，执行器是电磁阀。0：电机工作1:电机停止把握信号由 P1.2 端输出，去把握电磁阀.P1。34.1。3从而实现信号的输出。4依据实际状况与自我总结本课题的结构框图如下图 42 所示：输入输入预设的水位（处理）电子线路板输出（水）被控对象（贮水箱）检测水位电极42 本系统的机构框图4。24.2.11管上升，当滑竿上升到顶位时，则使接触

21、开关失电，让电磁阀关闭水源。2、当水为处于上下限之间时，此时，单片机把握电磁阀的通断电，无论电磁阀是在带通电供水，水位不断上升，或者电磁阀没有工作水位不断下降，都应维持原有的状态。3、当水位处于下限位置时，水箱内无水时，需要供水，滑竿落到箱底,滑竿在水箱外的一端与接触开关接触得电使电磁阀导通进水。如下是一种单片机把握水位传感器把握原理图.途中虚线表示允许水位变 化上限下限位置 .在正常状况下,应保持水位在虚线范围内，为此 ,在水箱内的不同高度处安装不变的三根金属棒A、B、C来感知水位变化状况。其中 A棒处于下限水位处,C棒处于上限水位处 ,而B棒在上下水位之间 .A棒接+5V的电源B、C均通过

22、一个电阻与地相连 ,这种装置就是水位传感器。如图 31所示.单片机、水位传感器构成数字量输入的单片机前向通道接口，单片机把握与水位传感器信号关系如表 1 所示;原理图如下图 4-3 所示.43 太阳能自动上水原理图 结构框图如下图所示：模拟水位信号电磁阀装置水位报警指示灯时钟电路49芯片3.2.3 电磁阀上水工作原理（3(3(8上安装接触开关（5）,接触开关（5）于进水管上的电磁阀（6)连接。当水箱内无水时,滑竿落到箱底，滑竿在水箱外的一端与接触开关接触得电使电磁阀导通进水。随着水位的上升，滑竿在浮球带动下沿套管上升,当滑竿上升到顶位时，则使接触开关4-445 电磁阀把握原理图12 为套管34

23、为接触开关为电磁阀为通水孔为连接支架电磁阀把握原理结构图如下 4-64-6 电磁阀把握原理机构框图电磁阀驱动电路如下图 4-74-7 电磁阀驱动电路该电磁阀太阳能自动上水装置，其特征在于：在太阳能水箱（1）的箱底上安装72(2)（4(3的一端伸出水箱外，在水箱外连接支架（8）上安装接触开关（5，接触开关(5）与进水管上的电磁阀(6）连接。4。3 结语该系统设计是基于在单片机嵌入式系统而设计的,充分利用单片机强大把握功能和便利通信 接口，该检测把握系统在试验室某试验系统得到成功实践，实现水位检测、自动把握、处理和报警等功能,提高了试验的自动把握力量.进一步优化系统软硬件设计，可为实时实现远端把握

24、，因 此,该系统在农村太阳能水箱，城市水源检测把握等领域有着宽敞的应用前景。第五章 本课题改进及扩展进入21 世纪以后科技进展的速度步入一个更快更好的阶段,随着科技的飞速进展，人们的物质生活也在随着科技的进展而得到质的提升。在当今的社会， 人们在不断的创新，在不断的追求完善。在人们的生活中在不断的寻求能为人类而工作的替代品，人们的生活在向着快速与智能化的方向进展。的电子试验，没有太多的更好更新的科技元素在里面，但我想随着科技的日新月异，此送水装置肯定大有进展前途，并且会随人们的意愿向着智能化方向进展。据了解，在几家业绩比较突出的太阳能集团生产的太阳能热水器上安装的自动送水装置已具备了初步的智能

25、化需求。本试验只是一个自动送水装置，而 公司所推出的自动送水装置成品能完成水箱自动上水、自动控温等智能化功能。现在的送水装置已不是一个单纯的自动送水装置，它已演化成一个集自动上水 与自动控温等智能化功能于一身的电气系统。在这种装置系统中变压及整流系 统更加完善，电压更加稳定 ,不受供电线路电压不稳定的影响。所使用的元器件,增长了系统的使用寿命 .这一系列的智能扮装置离不开科技的飞速进展。信任随着科技的不断进展，自动送水装置系统以后必将更加人性化与智能化 .自动送水装置的进展用途是多种多样的 ,在不断的进展中为解放更多的劳动力人们日常生活中的各种设施，以及社会生产与生活中各种设备会不断的更新， 将会更加的智能化，这也就需要大量的各式各样的送水装置进如我们的日常生活中。所以说自动送水装置的进展必将是多元化,并且进展会更加快速.结论此次毕业设计是我们从高校毕业生走向工作岗位的重要一步 .从最初的选题,直都是对自己力量的一次检查与充实。经过一个月的不懈努力，我最终圆满的完成了在开题报告中原定的基本任务，我们在实际的设计过程中首先对课题进行了系统的争辩与论证,继而对电路图进行设计与争辩，然后进行元器件参数的修改与论证做到理论联系实际。源指示灯点亮，指示电源正常。当太阳能热水器水箱缺水，电路指示灯能发出光亮，告知人们应向水箱中送水 ,当水